计算机系统运行的可靠性技术研究

摘 要：当前计算机技术的发展给人们的工作和生活带来了极大的影响，但是计算机技术在应用出现了一些不良问题，部分黑客甚至将计算机作为攻击的对象，从而造成数据泄漏现象。因此计算机系统运行的可靠性技术研究是当前研究的重点，本文分析了计算机系统运行可靠性的干扰因素，详细分析了硬件和软件两个方面的抗干扰技术的应用。

关键词：计算机系统；可靠性技术；研究

当前，计算机的设计规模以及达到了百万亿次的数量级，同时计算机的计算能力还在不断扩大，随着计算机硬件系统的升级，其运行可靠性也相应的下降，发生故障的概率不断增大，从而影响了计算机的计算功能，造成重要的经济损失，因此加强计算机系统运行的可靠性技术研究至关重要。

1 干扰因素

在计算机系统中，影响其正常运行的元素主要有两种，即硬件因素和软件因素，系统内的空间辐射干扰、信号干扰、电源干扰都会引起计算机的运行故障，因此其可靠性技术研究的重点是强化其抗干扰能力，针对不同干扰因素的性质和传播途径来设置有效的抗干扰措施，消除干扰源，有效抑制耦合通道，减少电路干扰的敏感性，从而全面提高计算机系统的运行可靠性。

2 硬件抗干扰技术分析

2.1 合理选择计算机元器件

计算机电路系统的基本组成是元器件，其抑制干扰的能力之间决定了计算机的运行可靠性，因此要合理选择元器件，优先选择高质量的元件，首先是对微处理器的选择，常用的抗干扰技术有降低外时钟频率、低噪声系列单片机、时钟监测电路、“看门狗”技术与低电压复位等几种技术，先进技术的应用有效提高了计算机的可靠性。再者是电源的合理选择，要优先选择波动电压范围大，供电电源功率充足的电源，减少电源自身产生的纹波和谐波干扰；此外是电子元件的选择，要根据电器参数选择功能符合的元件，优先选择集成度高、抗干扰能力强的元件。

2.2 冗余技术的应用

在计算机系统中，冗余技术分为两种：工作冗余和后备冗余，前者是对关键设备进行重复配置，一旦相关联的系统设备中发生故障时，故障设备就会自动脱离系统，避免面单个设备出现故障影响整个设备的运行。而后備冗余技术则是采用后备设备投入运行的方式来解决突然出现的技术故障。在计算机系统中，冗余技术采用最多的设计方式是并联装置，另外还有串并联或并串联混合装置和多数表决装置等。

2.3 通道抗干扰技术的应用

为了提高信息输出和测量的准确性，要强化信号线上的抗干扰处理，常用的通道抗干扰技术有以下几种：①磁珠的应用，磁珠可以是最为有效的抑制干扰电流的设备，同时其结构简单，适用范围较广，磁珠选择时要匹配信号频率，磁珠的应用不能影响信号传输，避免磁珠处于饱和的工作状态；②双芯互绞屏蔽电缆，这种处理方式可以有效减小空间交变变电磁场的影响，提高线路的抗干扰能力；③双绞线应用，信号线采用均匀的双绞线，是电磁感应的电压大致相同，实现两端电压的相互抵消；④光电隔离技术应用，利用发光二极管和光敏三极管组成的光电耦合器件，将输入输出端口与主机采取光电耦合方式，使得主机免受外部设备的许多干扰。

2.4 网络拓扑结构的应用

当前计算机系统中存在着的问题较多，尤其是其网络结构不合理，网络之间的协调性较差，因此，要合理划分虚拟局域网，实现局域网的灵活性运转，从而提高各个部门的危险抵抗能力。通常而言，计算机网络功能分为接入网部分和内部局域网部分，这种划分方式缩短了的问题范畴，有助于网络安全的监管，减少了网络中的安全漏洞。

3 软件抗干扰技术分析

3.1 强化软件工程技术开发

软件工程技术开发要从软件设计的各个阶段入手，从问题定义、需求、设计、编码、测试和维护等方面开展工作，提高软件的适用性。首先，软件设计技术，软件设计要分为详细的子系统，由这些子系统完成最高层次的功能，再以每个子系统为基础设计一系列更为详细的子系统；其次，结构化程序设计，采用模块式的程序设计，分别注明程序接口的匹配，提高信号输入和输出的能力，对于更小级别的程序，可以采用编程的方式来提高程序之间的独立性；再者，容错技术，由于软件在运行过程中不可避免的出现错误，因此要设计容错软件来调整错误，避免软件发生错误时出现崩溃的现象，同时可以采用不同算法和编程语言来提高软件的独立性，避免发生软件的关联性错误；最后，强化软件的测试，优化软件的运行方式，最大限度的降低软件的出错率，同时提高软件的完备测试流程，提高计算机软件在系统中的兼容性。

3.2 软件的自动诊断技术

软件的自动诊断技术包含对计算机系统的全方位监测，包括电脑CPU元算功能检查，对特定的存储区域数据进行诊断，把参加运算的数据按预定的运算规律进行计算，以此检测数据的正确性。再者对输入和输出通道的检查，计算机向检查通道的输出通道输出一个随机数，再从输入通道读取回来，然后对输出的输入数作比较。其次是对定时器的监视，每一个计算机中都设置了固定的监视定时器，当计算机运行正常时，其定时发出是脉冲信号，并有上位机来评估信号的正常性，对于发现的异常及时发出报警信号。最后是数据有效性的检查，由于过程通道采集的数据和运算结果的数据总是在一个有限的范围内，通过检查这些数据是否超限，便可判断相关部分硬件是否出现故障。

4 结语

总之，随着计算机技术的不断发展，计算机在社会各个领域中扮演着不可取代的作用，因此，对计算机的可靠性要求也不断提高，尤其是避免计算机运行部可靠影响正常的工作和生活，造成严重的经济损失。当前计算机系统运行可靠性技术主要从硬件和软件抗干扰技术入手，优化硬件的选择，提高计算机系统的安全性，同时加强软件技术的研发，提高软件运行的可靠性。

参考文献

[1] 黄永勤.高性能计算机的可靠性技术现状与趋势[J].计算机研究与发展，2010（04）.

[2] 丁 健.计算机控制系统的可靠性技术研究[J].计算机工程与设计，2007（8）.

[3] 吴 翔.计算机系统可靠性研究[D].电子科技大学，2012年5月.

作者简介

李斌（1981—），男，重庆涪陵人，硕士，重庆电子工程职业学院实验师，主要研究方向：电子技术、计算机技术，多媒体技术等。